Die Juni 2023 Nachlese von SpaceX

Eigentlich wollte ich ja keine Nachlese diesen Monat machen, weil es bis zu den letzten Tagen kaum Neuigkeiten gab, dann aber zwei, die ich dann doch kommentieren will. Wie immer geht es nicht um das Alltagsgeschäft, das bestimmt wird von den Starlink Starts, sondern die Entwicklung des Starships.

Doch zuerst zu den Meldungen die nicht dazu gehören. Da sich inzwischen Starlink der ersten Ausbaustufe nähert (rund 4.400 Satelliten) kommen Spekulationen über den Börsengang in den Medien auf. Musk will angeblich den „privaten Wert“ von SpaceX von 137 auf 150 Milliarden Dollar erhöhen. Bei einem Börsengang rechnen Analysten damit das man etwa die Hälfte dieses Wertes, rund 70 Milliarden Dollar ansetzt. Musk hält noch 42 Prozent der Anteile. Ich meine, das gemessen an der Mitarbeiterzahl – SpaceX hat in etwa den gleichen Börsenwert wie Lockheed oder Boeing, aber weniger als ein Zehntel der Beschäftigten selbst bei viel höherer Produktivität überbewertet ist, doch das habe ich schon mal gepostet.

Interessant fand ich etwas anderes. Musk hat ja mit seinem eigenen Geld SpaceX gegründet. Muss also bei Geschäftsgründung 100 Prozent gehalten haben. Nun sind es noch 42 Prozent. Also hat er 58 Prozent der Anteile verkauft. Anfangs natürlich viel billiger, als bei der letzten Runde im Januar. Aber wenn man mal als Mittel 50 Prozent des derzeitigen Werts für den Verkaufspreis dieser Anteile annimmt, dann sind das fast 40 Milliarden Dollar die er so eingenommen hat. Die müssen ja irgendwo gelandet sein. Sicher hat Musk einiges dafür für seinen Lebensstil verbraucht, schon mit dem ersten Geld das er mit dem Verkauf von Zip2 verdiente, kaufte er sich ja einen Sportwagen von dem es nur noch 16 auf der Welt gab, Pardon 15, denn er hat ihn bei einer Vorführung für Journalisten zu Schrott gefahren. Aber 40 Milliarden sind dann doch selbst dafür etwas viel. Also ist entweder hat er das Geld in andere Projekte gesteckt oder er musste sehr viel in SpacEX investieren, was dann die Ergebnisse der Firma doch deutlich relativiert. Erklärt vielleicht auch warum trotz Wiederverwendung die Preise für die Falcon nicht gesunken sind. Aber es kann auch schnell bergab gehen. Virgin Orbit ging ja bankrott. Die Firma war auch an der Börse und zu Spitzenzeit dort 3,5 Milliarden Dollar Wert“, nun wurde was es noch an Firmeneigentum wie die umgebaute B-747 gab für 36 Millionen Dollar verkauft.

Dann ist Musk ja noch CEO von Tesla und hält da Aktien. Der Hype um Tesla – auch kurstechnisch – beruht ja vor allem darauf das sie die Ersten bei der Elektromobilität waren. Inzwischen gibt es nicht nur andere Elektrofahrzeuge, sondern sie haben inzwischen auch Tesla technisch überholt. Mercedes Benz hat in Kalifornien als erstes Unternehmen eine Zulassung des Levels 3 für ihren Autopiloten bekommen. Tesla hat nur eine für Level 2. Das bedeutet: Mercedes Benz hat Tesla technisch überholt und im Verkauf ist das ein starkes Argument, denn bei Level 3 darf man die Hände vom Steuer nehmen und muss auch nicht auf die Straße schauen sondern kann am Smartphone spielen oder Videos schauen. Man muss innerhalb von 8 Sekunden auf eine Warnung reagieren. Bei Level 2 dagegen muss man die Hände auf dem Steuerrad lassen und nach vorne schauen, um jederzeit eingreifen zu können. Das heißt Level 2 ist viel eine geringe Erleichterung für den Fahrer als Level 3. Dumm ist nur, wenn der CEO von Tesla schon vor einem Jahr in einem Interview sagte, dass Tesla ohne funktionierenden Autopilot „praktisch nichts wert“ sei. Etwas übertrieben, aber der Kurs an der Börse reflektiert ja nicht die wirtschaftliche Situation, sondern die Erwartungen. Die sinken, wenn Konkurrenten gleichziehen oder Tesla sogar überholen.

Dann – die Neuigkeit ist nicht neu, aber da ich nicht Musk als Person verfolge, habe ich erst durch ein Interview mit einem Arzt davon erfahren – spritzt sich Musk zum Abnehmen ein Medikament das für Typ 2 Diabetes (die Form die durch Übergewicht und das Alter verursacht wird) um abzunehmen. Fotos aus den letzten Monaten zeigen ihn ja auch ziemlich fett. So dumm hätte nicht mal ich ihn gehalten. Das Medikament erhöht den Insulinspiegel, mit seiner Gesundheit spielt man nicht. Ärzte halten den Einsatz noch bei extrem Übergewicht also echter (krankhafter) Adipositas noch bei der Risikoabwertung für gerechtfertigt, wenn diese anders nicht abnehmen können, aber nicht wenn man nur ein paar Kilos zu viel hat. Aber Musk scheint wohl willensschwach zu sein und auf normalem Wege nicht abnehmen zu können.

Dann gibt es eine Nachlese von Musk zum Teststart. Für mich war wenig neues dabei. Denn das meiste habe ich schon vorher selbst herausgefunden, und das ohne Chefingenieur von SpaceX zu sein. Ehrlich gesagt, wäre ich Chefingenieur dieser Firma, ich hätte gekündigt wenn ich so einen Start wie den vom April zu verantworten hätte. Das gehört zum Anstand, aber bei SpaceX ist der Chefingenieur ja auch CEO und Hauptanteilseigner und hält sich für unfehlbar. Entsprechend wird die Entwicklung dort auch von Dogmen wie beim Vatikan geprägt, wo ja auch der Chef unfehlbar ist.

Der Chefingenieur Musk will nun die Stufentrennung ändern. Bisher gab es ein nicht ganz genau beschriebenes Verfahren, bei dem die Rakete sich dreht und dann die Verbindungen lösen:

„Following Musk’s five step plan, SpaceX has decided to remove the pushing separation system from Starship and will instead rely on conservation of angular momentum to separate the stages. Right before main engine cutoff (MECO), Super Heavy will gimbal its engines, causing the vehicle to start rotating. The latches between Starship and Super Heavy will then release, causing the vehicles to float apart; the whole process is similar to how SpaceX deploys the Starlink satellites. This serves two purposes, as it separates the stages while starting the booster’s flip, which it needs to conduct for the boost back burn.“

Also zuerst war dieses Verfahren ganz toll. Es spart ein System ein, die Erststufe spart so Treibstoff, denn sie braucht, um zum Startort zurückzufliegen. Nur hat es nicht funktioniert. Ich habe ja schon vor einem Monat im Blog spekuliert das diese Dauerdrehung von diesem Manöver herrührte. Nun hat der Chefingenieure eine ganz neue Lösung gefunden:

“We made sort of a late-breaking change that’s really quite significant to the way that stage separation works,” Musk said, describing the switch to hot staging. “There’s a meaningful payload-to-orbit advantage with hot-staging that is conservatively about a 10% increase.”

Hot-staging, which has been used on Russian launch vehicles for decades, involves igniting the engines on one stage while still attached to its lower stage. Musk said that, for Starship, most of the 33 Raptor engines on the Super Heavy booster would be turned off, but a few still firing, when the engines on the Starship upper stage are ignited. Doing so, he said, avoids the loss of thrust during traditional stage separation, where the lower stage shuts down first.“

Also ein ganz tolles System mit Vorteilen gegenüber der bisherigen Methode mit Federn zu separieren wird durch ein noch viel besseres System ersetzt, das 10 Prozent mehr Nutzlast bringt. Selbst jemanden der ziemlich naiv ist, sollte sich nun die Frage stellen „Warum nicht gleich so?“.

Weil es riskant ist. Es ist einfacher als eine „kalte“ Stufentrennung, bei der die Stufen getrennt werden und zeitgleich Raketen oder Federn eine Kraft aufbringen welche sie auf Distanz bringt und erst danach zündet die obere Stufe. Diese Systeme entfallen. In der Frühzeit der Raumfahrt gab es noch als zusätzlichen Vorteil, das die Oberstufe nicht in der Schwerelosigkeit zündet, also der Treibstoff garantiert am Boden der Tanks ist. Die USA haben die „heiße“ Stufentrennung nur einmal eingesetzt bei der Titan II, die Titan I als Vorgänger hatte Trennraketen, aber für eine Waffe zählte eben genau dieses Argument, das das System einfacher wird. Für ein wiederverwendbares System ist es meiner Ansicht nach nicht so toll geeignet. Denn die Super Heavy muss vor den Flammen geschützt werden, sonst explodiert die Stufe, so z.B. mit der Oberstufe der Falcon 9 geschehen bei dem Test des Abortsystems der Crew Dragon auch hier trafen die Flammen auf die Oberstufe und sie explodierte. Den Schutz wird man nach jedem Start auswechseln müssen, das erhöht die Kosten. Die meisten russischen Träger die militärische Wurzeln haben, setzen dieses System ein, primär weil es die Zündung in der Schwerelosigkeit vermeidet.

Dann zum Nutzlastgewinn. Eigentlich bringt das System keinen oder nur einen geringen Gewinn. Es entfällt die Freiflugphase bei Stufentrennung, die bei der Falcon 9 z.b. 3 Sekunden beträgt. Dafür muss die untere Stufe Brennschluss haben bevor ihr Treibstoff verbraucht ist, weil die obere Stufe ja währenddessen hoch läuft was auch einige Sekunden dauert, in der Summe also ein Nullsummenspiel. Vor allem aber 10 Prozent mehr Nutzlast? Das Starship wiegt leer 120 t, die Nutzlast soll 100 t betragen. 10 Prozent davon sind 10 t. Das wäre nun Treibstoff der noch in den Tanks ist. Bei einem spezifischen Impuls von 375 s wie ihn SpaceX angibt, ist das ein Impuls von 36,7 MN. Das reicht aus die 220 t um 167 m/s zu beschleunigen. Also wenn ich keine Ahnung von Raumfahrt hätte, würde ich die 167 m/s durch die Erdbeschleunigung g = 9,81 m/s² teilen und auf 17 Sekunden kommen. Das heißt, würde die Erdbeschleunigung auf ein fliegendes Vehikel 17 Sekunden lang einwirken, so wird es um 167 m/s verlangsamt oder wenn es schon fällt um 167 m/s Richtung Erde beschleunigt. So lange dauert aber keine Stufentrennung.

In Wirklichkeit ist es komplizierter denn die Energie wird nur umgewandelt. Während der 17 Sekunden steigt das Vehikel weiter in der Höhe und gewinnt so Ruheenergie. Mit zunehmender Höhe nimmt auch g ab, so benötigt es später wegrennen Geschwindigkeit um den Orbit zu erreichen. Wäre der Effekt so drastisch so müsse bei Feststoffraketen mit sehr langen Freiflugphasen (bei der Vega z.B. bis zu 60 Sekunden lang) die Nutzlast enorm abnehmen. Ich habe daher mal ein Starship mit den Daten vom Testflug – spätere sollen ja noch besser werden modelliert und die Oberstufe sofort und mit 5 Sekunden Verzögerung gezündet und komme – im nicht wiederverwendbaren Fall – auf 1.932 kg Unterschied für einen LEO. Für diesen Fall gibt SpaceX 250 t Nutzlast an, das sind also 0,77 Prozent und nicht 10 Prozent. Wundert mich nicht. In etwa der gleiche Faktor liegt ja auch bei Musks Preisversprechen für das Starship und den Ausgaben, die er noch dieses Jahr für wenige Testflüge einplant. Offensichtlich verrutscht bei ihm im Kopf immer das Komma um eine Stelle nach Rechts.

Dann gibt es noch bessere Raptors:

„SpaceX also made improvements to the Raptor engines, with Musk describing the vehicle launching in April as using a “hodgepodge” of engines built over time. The Raptors on the new vehicles include changes to the hot gas manifold in the engine to reduce fuel leakage.“

Also für den Jungfernflug eines neuen Vehikels, viel größer als alles was SpaceX je gebaut hat, mit 39 Triebwerken, mehr als jede Rakete von SpaceX, setzt man nicht die aktuelle Generation ein, sondern verbaut alte Exemplare die man so rumstehen hat. SpaceX hat sich ja schon in der Vergangenheit dafür bekannt gemacht das man sparte und dann Starts scheiterten (z.B. CRS-2 weil man Streben in Industriequalität anstatt Aerospace-Qualität verbaute) aber das man so doof dort ist, ist unfassbar. Wenn sie Triebwerke übrig haben, dann können sie einzelne nach und nach in den folgenden Starts verbauen, aber doch nicht die ganze Rakete damit bestücken!

Und nachdem es einen Brand und eine Explosion gegeben hat macht man sich Gedanken darüber. Also es ist wie bei der Falcon 1, erst muss etwas passieren und dann macht sich der Chefingenieur Gedanken, wie man es vermeiden kann, anstatt das schon bei dem Entwurf zu überdenken. Die Parallelen zur N-1 werden immer deutlicher. Auch ihr erster Start scheiterte an einem Brand, verursacht durch austretendes Heißgas weil eine Leitung undicht war.

Insgesamt soll es über Tausend Änderungen am Starship geben. Da fragt man sich, warum man beim ersten Mal überhaupt startete, denn wenn so viel geändert werden muss, spricht das doch für ein sehr unausgereiftes Produkt.

Aber Zahlen sind bei SpaceX flexibel. Je nachdem welchen Zweck man hat. Wenn man bei der FAA möglichst schnell wieder eine Startgenehmigung braucht dann hat SpaceX bisher 3 Milliarden Dollar investiert und will weitere zwei bis Jahresende investieren, also zusammen 5 Milliarden. Wenn sich Musk dagegen als ein Tech-Guru präsentieren will, der wie Uncle Scrooge jeden Cent zweimal umdreht und gerne mal am falschen Ende spart (nur nicht bei Privatflügen über Strecken die man auch per Tesla schneller als mit dem Flugzeug zurücklegt) dann sind es nur noch 2 Milliarden bisher investiertes Kapital und 1 weitere Milliarde dieses Jahr also zusammen 3.

Ansonsten wenig neues. Man verbaut 1.000 t Beton um den Startplatz wiederherzurichten, was dann zeigt wie viel der Start abtrug und es gibt einen wassergekühlten Flammenumlenker. Ich lese gerade das Buch „Von Peenemünde nach Cape Canaveral“ nochmals, das von Dieter Huzel einem der Peenemünder geschrieben ist. Er schreibt von dem ersten Test, den er im Juli 1943 beobachtet und schon damals gab es wassergekühlte Flammenumlenker aus Molybdän. (Nicht Edelstahl, denn das Material ist noch hitzebeständiger und leitet die Wärme etwa dreimal besser als Stahl ab). Schlimm wenn schon die Pioniere in Peenmünde die unter Materialknappheit, Zeitdruck und Bombardierungen zu leiden haben, mehr können als ein Milliardär der problemlos Milliarden mit dem Verkauf von Anteilen bekommen könnte und dann am falschen Ende spart.

Ganz offen ist warum das Selbstzerstörungssystem so spät reagiert, ich vermute nach wie vor, das es überhaupt nicht auf das Funkkommando reagierte sondern auslöste weil ein internes Kriterium zuschlug, die Sprengung fand schließlich nahe der südlichen grenze des genehmigten Korridors statt. Das passt dazu. Übrigens: Selbst bei der N-1 funktionierte bei allen Teststarts das Sicherheitssystem das jeweils den Fluchtturm zündete. Also selbst diese „Katastrophenrakete“ war vor 50 Jahren besser als die SpassX N-1!

Auch nicht neu ist, das nun die FAA den schwarzen Peter zugeschrieben bekommt, denn nach Musk kann das Starship ja in sechs Wochen starten. Die dürfte sich nun aber Zeit lassen. Vor diesem Start war es ja schon genau dasselbe. Musk sagte andauernd, das sie starten könnten, nur die böse FAA lässt sie nicht. Nun zeigt sich das die FAA eher zu wenig Auflagen gemacht hat, wie die Beschädigungen beim Start und das nicht funktionierende FTS zeigen. Den Fehler machen sie bestimmt nicht noch einmal.

Dafür hat das nächste Starship eine Chance von 60 Prozent den Orbit zu erreichen. Am 16.4. war es vor dem letzten Start noch 50 Prozent. Und er kommt damit durch! Man überlege sich mal, der CEO von Arianespace oder von ULA würden vor den anstehenden Jungfernflügen ihrer Raketen die Erwartungen für den ersten Flug auf 50 Prozent und den zweiten Flug auf 60 Prozent festsetzen. Ein Shitstorm sondergleichen wäre der Fall. Aber bei einer Firma die lediglich 235 Falcon 9 bisher gestartet hat, kann man das ja nicht erwarten, sie sind ja praktisch noch Raumfahrtneulinge in der Krabbelgruppe.

Viel gelernt hat man nicht. Gerade erst hat das Starship 25, also die Oberstufe für den nächsten Start einen statischen Feuertest absolviert. Also die Triebwerke einmal kurz gezündet und wieder abgeschaltet. Man verzichtet darauf, sie über die volle Betriebsdauer zu testen (das klappte schon bei kürzeren Brenndauern in der Vergangenheit nicht). Dabei sind sie ja wiederverwendbar und für 1000 Zündungen ausgelegt und der Teststand in McGregor kann den Schub auch aufnehmen. Aber ich vermute das kostet für den CEO zu viel Treibstoff oder noch schlimmer, der Test könnte nicht erfolgreich sein …

Ach ja, heute wird Elon Musk 52. Ich habe mir überlegt was ich ihm wünschen soll, und mir ist auch was eingefallen: Empathie und Verständnis für andere, besonders seine Beschäftigten.